基于MPPT技术的电源控制器工程化研究

最大功率点跟踪(MPPT)技术是空间电源技术的一个重要分支,尤其适用于深空探测和低轨道大功率卫星的电推进平台。基于MPPT技术的电源控制器的工程化研究为MPPT技术的工程应用提供了重要的技术支撑。采用顺序开关分流最大功率调节器(S3RMPR)拓扑结构,通过设计合适的电路参数,实现了MPPT母线调压控制。MPPT控制算法采用扰动观察法,以嵌入式软件的形式内置于单片机中。采用Weinberg升压器实现了高稳定度的负载母线调节。对基于MPPT技术的电源控制器的方案选择、方案设计及实验和测试情况进行了阐述。研制的工程样机可满足深空探测、电推进平台等项目的应用需求。     

新型模块插装式电源控制器结构设计

针对卫星电源控制器在深空探测卫星平台应用的特点,电源控制器对质量体积提出了新的要求,结合国内电源控制技术的研究现状提出了新的电源控制器轻量化技术。在保证产品可靠性的条件下,为了进一步降低产品质量、减小产品体积同时优化生产工艺,对电源控制器内部的各项设计进行优化,提高电源控制器的功率质量比。通过新型模块插装式电源控制器结构设计,实现了对其结构的优化设计,以达到提升电源控制器功率质量比的目的。     

低温低光强对太阳电池阵性能影响分析与验证

针对深空探测轨道的低温低光强环境条件对太阳电池阵输出性能的影响进行分析和实验验证,结合工程应用给出低温低光强下太阳电池阵的功率预计方法,为深空探测太阳电池阵设计和整器功率平衡计算提供参考。     

放射性同位素温差电池的空间应用及前景分析

放射性同位素温差电池(RTG)不受太阳光照和环境条件的影响,是月球探测和深空探测任务较理想的电源选择.介绍了RTG的主要组成及工作原理,阐述了美国关于RTG的空间应用现状,并展望了RTG的未来发展趋势.     

空间飞行器用太阳电池研究进展

介绍了执行深空探测和行星探测任务的空间飞行器用太阳电池研究进展,介绍了具有转换效率高、长期稳定性好、抗辐射能力强等优点的Cu(In,Ga)Se2(简称CIGS)薄膜太阳电池,综述了其结构及特点、吸收层薄膜的制备方法及其研究热点,认为随着研究的不断深入,太阳电池将在空间飞行器方面取得更加广阔的应用。     

深空探测用同位素电源的研究进展

放射性同位素温差电池被认为是人类进行深空探测和月球探测最理想的能源供给器件。介绍了放射性同位素电源的工作原理、同位素热源的选择原则和各种热电转换技术的特点和研究现状,回顾了放射性同位素温差电池的各发展阶段。最后展望了空间用同位素电源的发展趋势,并认为在近期的深空探测任务中,MMRTG仍然会是能源系统的首选,其未来所需要解决的主要问题是热电转换效率的进一步提高和可靠性增长。     

基于模糊-积分控制器的风电变换器控制策略

针对风力发电场合的特殊需求,此处将模糊自适应控制策略应用在异步全功率风电变换器控制中,以提高控制系统的动态响应特性.详细分析了常规模糊控制策略,设计了模糊-积分复合控制器,以克服常规控制存在稳态误差的不足.结合异步发电机数学模型,阐述了基于模糊-积分复合控制器的系统设计过程.实验结果表明,所设计的控制策略鲁棒性较强,动...     

基于变结构控制的单相和三相逆变器的控制器设计

对单相和三相逆变器设计变结构控制策略。对于电压型SPWM逆变器,其控制器作为核心部件,它的性能的好坏直接影响到逆变器的工作效果。而影响控制器动态性能的关键因素是控制算法。在对单相逆变器设计其控制策略时,采取直接线性化的方法,而在设计三相逆变器变结构控制器时。应用了逆系统理论完成对原系统的精确线性化和解耦,然后设计其控制器。运用Matlab软件分别对单相和三相逆变器进行仿真验证,结果充分表明了本控制策略的稳定性和高效性。     

基于自抗扰控制器的永磁同步电机直接转矩控制

针对传统永磁同步电机直接转矩控制(DTC)中转矩和磁链脉动较大以及转速超调的缺点,文中提出了一种基于自抗扰控制器的直接转矩控制策略。对于传统的PI控制策略中的磁链环、转矩环以及转速环不能满足控制系统非线性的需求,所提出的控制策略中非线性的自抗扰控制器满足了系统的非线性需求,提高了控制系统的动态响应能力。该策略中使用自抗扰控制器取代了传统PI控制结构,设计磁链、转矩和转速自抗扰控制器。通过搭建半实物仿真平台,进行实验验证文中控制策略的有效性。实验结果表明所提出的控制策略与传统的直接转矩控制相比较,文中提到的控制策略可以有效降低转矩和磁链的波动并提高系统的稳定性,降低了转速超调,改善了系统的动态性能。     

基于混合型多电平换流器的柔性直流输电系统

针对一种混合型多电平换流器（Hybrid Multilevel Converters, HMC）在柔性直流输电系统（VSC-HVDC）中的应用进行了研究。阐述HMC的电路拓扑和工作原理,从功率角度分析子模块电容电压均衡条件,介绍了换流器的基本控制策略,提出了一种改进控制策略和HMC子模块串的均压控制策略。提出了基于HMC的前馈交叉解耦控制策略,包括有功无功解耦控制器,以及直流侧电压控制器。利用PSCAD/EMTDC建立了基于HMC双端三相35 kV,240子模块的VSC-HVDC详细仿真模型,验证了所提出的主电路拓扑和控制策略。     

一种风力发电机组输出功率平滑控制方法

基于风力机在不同运行区域中的功率特性,提出了一种改进控制策略。该控制方法在综合考虑转速控制和功率控制的基础上,在变桨控制器中引入了功率前馈控制器,使输出功率对风速的变化提前做出响应;在转矩控制器中加入了转矩补偿控制,使转速高于额定转速时,转矩响应更加快速,并且在确定转矩给定值之前引入一个加权平均值算法,减小给定转矩随风速发生的突变。利用MATLAB对传统和改进两种控制策略进行了验证。验证结果表明:当机组处于过渡区时,在传统控制策略下机组的功率输出值存在较大的扰动,控制效果不理想,而改进的控制策略能够有效地抑制阵风对转矩给定值的扰动,使输出功率更加平滑,减小了对电网的冲击。     

应用Matlab分析PID控制器对G-M直流调速系统的影响

PID控制器是最早发展起来的控制策略之一,广泛应用于工业过程控制及运动控制中。Matlab软件的使用使得自动控制系统的分析与设计的视化程序设计更加方便。以控制系统中常用的PID控制器在G-M直流调速系统中的应用为对象,分析了其数学模型,借助Matlab软件分别分析了比例P、比例积分PI、比例积分微分PID控制器参数变化对系统中对稳定性、快速性及准确性的影响。     

空间同位素热光伏转换技术研究现状

针对我国月球探测等深空任务在极端环境下对高效率、长寿命核电源发电技术的需求,基于热光伏转换技术效率高、静态工作稳定性好等技术特点,重点介绍了与通用标准热源GPHS相匹配的空间同位素热光伏式发电系统技术研究工作。结合未来可能的应用前景,调研了国际国内同位素热光伏发电领域的研究现状和最新进展,阐述了国内空间同位素热光伏转换发电技术研究的技术水平,力争为我国月球科研站等任务核电源新型发电技术的发展提供有益的参考。     

基于SKD-HH分段级联器件与GPHS的RTG输出性能计算

Pu-238放射性同位素温差发电器(RTG)在深空探测中具有广泛应用。基于先进热电材料CoSb3填充方钴矿和半赫斯勒材料,设计了六π对构型分段级联器件。在此基础上,结合通用模块化热源GPHS,设计了一种面向深空应用的80 W级RTG,采用有限元软件Ansys计算了其在深空环境温度下的电性能输出和温度分布。该RTG最大输出功率80.3 W,转换效率8.36%,设计转换效率达到了美国eMMRTG的水平。     

一种基于二自由度内模控制的牵引网低频振荡抑制方法

高速铁路动车组在运行过程中会出现牵引网低频振荡现象,目前对其机理研究处于初期阶段。针对动车组网侧整流器(line-side converter,LSC)采用基于传统PI控制器的瞬态直接电流控制策略(transient current control strategy,TCCS)在发生牵引网低频振荡时通过调节PI控制器参数来抑制振荡的局限性,文中提出将内模控制应用到TCCS中,设计二自由度内模控制器,并用它代替TCCS中的传统PI控制器。然后,仿真对比不同控制策略下LSC的工作特性。最后,将不同控制策略分别应用于车网系统仿真模型中,结果表明,基于二自由度内模控制器的TCCS拥有更好的跟随性能和抗干扰性能,并且能够有效抑制高速铁路牵引网低频振荡。     

空间核反应堆电源的应用与需求

随着航天技术的不断发展,传统的空间电源已经难以满足未来航天器的应用需求。空间核反应堆作为一种高效持久的空间电源,具有质量轻、体积小、功率大、抗辐射能力强、使用寿命长等优点,是未来不可替代的空间电源。对空间核反应堆电源和其他传统的空间电源进行了比较,并根据空间核反应堆的主要特点对其应用需求进行分析,最后得出结论:空间核反应堆并不适用于小功率近地飞行的航天器,主要适用于为大功率航天器、深空探测器和星表空间基地等设施提供电力。     

40 cm离子推力器设计与性能测试

针对我国木星探测、小行星采样返回等深空探测任务对大功率电推进系统的应用需求,开展了大功率离子推力器研究。通过采用四极环形磁钢会切场放电室、束流直径为40 cm的三栅极离子光学系统、石墨顶触持极六硼化镧空心阴极、耐高温磁钢等先进技术和材料完成了大功率40 cm离子推力器原理样机的研制。试验测试了40cm离子推力器原理样机放电损耗、工质利用率、加速栅电流、减速栅电流等工作参数和束流平直度、推力、比冲、效率等性能指标,试验结果显示:该样机在6.94 kW功率下,推力232 mN,比冲4 367 s,效率71%,束流平直度0.72。     

新型直流电网潮流控制器及其控制方法

直流潮流控制器能够有效提升环网式直流电网的潮流控制自由度,解决直流电网部分线路潮流不可控问题。针对现有直流潮流控制器应用场合的局限性,基于电容线间能量交换的思路,提出一种新型直流潮流控制器拓扑,并对其工作原理和运行特性进行了深入研究。基于新型潮流控制器的多种运行状态,设计了基于脉宽调制(PWM)的控制策略,并以其中一种运行状态为例,研究了各状态变量之间的关系。最后,在电磁暂态仿真软件中搭建等效三端直流环网模型,验证了所提出的直流电网潮流控制器拓扑方案与控制策略的可行性与有效性。     

无刷直流电机在手术电锯中的应用

以医疗器械为应用背景,介绍了无刷直流电机的工作原理和数学模型;给出了基于MC56F8013数字信号处理器(DSP)的调速控制器的硬件结构、控制策略、系统仿真、试验结果及软件实现。对控制系统建模和积分分离PI算法进行了详细的分析。得到的调速控制器结构简单、工作可靠。试验结果表明,该控制器调速效果良好,能满足要求。     

基于无谐波检测的角型级联式APF控制策略

角型级联式有源电力滤波器(APF)在中高压和大功率场合的谐波抑制上具有广泛的应用。首先建立了角型级联式APF的数学模型,提出了一种无谐波检测环节的系统控制策略,给出了控制策略中各个环节实现方法。在该控制策略中电流内环采用准比例谐振(PR)控制器,消除了传统APF的谐波检测环节,使得整个控制更加简洁,并同时实现了对谐波电流的无静差跟踪。仿真和实验结果证明了所提控制策略的有效性。